Dispositivo de filtración para ensayos.

Dispositivo para analizar una muestra de fluido biológico (32) que comprende:

un filtro (2) configurado para filtrar la muestra de fluido biológico (32) dando como resultado un filtrado (38) que comprende un analito diana (36);

una superficie expuesta (20) que tiene una zona de sensor (18),

en el que la zona de sensor comprende un sensor (60);

un capilar de sedimentación (84) colocado verticalmente por encima de la zona de sensor (18);

partículas magnéticas secadas (10) en una entrada superior (86) del capilar de sedimentación (84) que comprenden partículas magnéticas (10) funcionalizadas para reaccionar con el analito diana;

un capilar de suministro (92) que tiene una entrada (94) colocada directamente por debajo del filtro (2) y una salida conectada mediante comunicación de fluido al capilar de sedimentación (84), en el que el capilar de suministro (92) está configurado para suministrar el filtrado (38) a la zona de sensor (18) antes de que el filtrado (38) fluya hacia arriba en el capilar de sedimentación (84) hasta las partículas magnéticas secadas (10); y

en el que las partículas magnéticas (10) pueden sedimentarse a través del capilar de sedimentación (84) en la superficie expuesta (20) tras el contacto con el filtrado (38), y

en el que el sensor está configurado para detectar partículas magnéticas que se unen específicamente a la zona de sensor (18) sobre dicha superficie expuesta (20).

Dispositivo de filtración para ensayos

1. Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo y a un método para analizar una muestra de fluido biológico. Más particularmente, el dispositivo puede usarse para filtrar sangre completa para pruebas en un circuito integrado.

2. Sumario de la técnica relacionada

Los dispositivos médicos de diagnóstico en el punto de atención (POC) facilitan la detección en fase temprana de enfermedades, posibilitan terapias adaptadas más individualmente y permiten a los médicos un seguimiento más fácil de los pacientes para observar si los tratamientos recetados están funcionando. Para garantizar su adopción generalizada, estas herramientas deben ser exactas, fáciles de usar por individuos no formados y baratas de producir y distribuir. Las aplicaciones de inmunoensayo (IA) son particularmente muy adecuadas para el POC puesto que puede identificarse una amplia variedad de estados, desde enfermedad cardiovascular hasta cáncer e infecciones transmisibles, a partir de biomarcadores proteicos solubles. La detección y cuantificación de estos biomarcadores a partir de muestras sin procesar tales como sangre completa implican a menudo el mareaje de la proteína diana usando moléculas fluorescentes o fosforescentes, enzimas, puntos cuánticos, partículas metálicas o partículas magnéticas. Para aplicaciones de alta sensibilidad, los marcadores unidos específicamente a los analitos diana deben distinguirse de los no unidos que contribuyen al ruido de fondo. Combinando tanto una separación de los marcadores como un formato de detección a bajo coste, fácil de usar, la prueba inmunocromatográfica (ICT) logra un funcionamiento independiente, es decir la capacidad para realizar un ensayo sin necesitar un dispositivo secundario como un lector electrónico o un sistema de preparación de muestras externo. El funcionamiento independiente es un atributo que a menudo se pasa por alto, pero es clave para la popularidad de las ICT, logrado a pesar de otras desventajas tales como baja sensibilidad bioquímica, interpretación del usuario, cuantificación inexacta, requisitos de cronometraje y difícil multiplexación.

El uso de mareaje con partículas magnéticas es ideal para aplicaciones de POC; las partículas magnéticas pueden detectarse individualmente, de modo que pueden lograrse sensibilidades de orden subpicomolar sin etapas de amplificación de la señal que pueden llevar hasta una hora como en el caso del mareaje enzimático. Además, disponiendo en microalineamientos las zonas de sensor sobre las que se unen las partículas, puede lograrse un funcionamiento multiplexado a bajo coste. El uso de partículas magnéticas puede reducir los tiempos de incubación, puesto que pueden unirse a los analitos diana con cinética de fase de disolución debido a su alta razón de área superficial con respecto a volumen. Además, la capacidad de separar las partículas magnéticas de la disolución magnética y gravitacionalmente supera los procesos de difusión lenta que padecen los protocolos de la sensibilidad más alta. Las señales de las partículas magnéticas pueden ser estables a lo largo del tiempo, insensibles a cambios en la temperatura o las características químicas y detectarse en disoluciones opacas o translúcidas como sangre completa o plasma. La señal de fondo magnética biológica puede ser baja, de modo que puede lograrse una alta sensibilidad del ensayo con una preparación mínima de la muestra. Y lo que es más importante, el uso de partículas magnéticas como marcadores de ensayo puede permitir un funcionamiento independiente del dispositivo, puesto que estas partículas pueden tanto manipularse como detectarse electromagnéticamente.

Las "partículas magnéticas" son normalmente partículas de tamaño nanométrico o micrométrico que presentan un comportamiento magnético, diamagnético, ferromagnético, ferrimagnético, paramagnético, superparamagnético o antiferromático. "Partículas magnéticas" puede referirse a partículas individuales o agregados más grandes de partículas tales como perlas magnéticas.

Las ICT en las que se usan partículas magnéticas como marcadores de ensayo son una mejora de las ICT convencionales puesto que la detección de las partículas no se limita a la superficie de la tira, sino que puede realizarse por todo el volumen de la tira, dando como resultado sensibilidades superiores y una exactitud cuantitativa mejorada. Sin embargo, la detección volumétrica de partículas magnéticas no puede integrarse fácilmente en un dispositivo independiente, de modo que estas implementaciones requieren un dispositivo externo para medir la magnetización en volumen de la tira.

Una alternativa para la integración en un dispositivo independiente es usar partículas magnéticas que se unen a los analitos diana en disolución antes de sedimentarse por medio de gravedad o fuerza magnética en zonas de sensor en las que pueden detectarse las partículas específicamente unidas. Puede usarse un IC biofuncionalizado para detectar las partículas específicamente unidas. Sin embargo, la mayoría de las implementaciones de inmunoensayo basadas en IC notificadas hasta la fecha no pueden funcionar independientemente puesto que requieren o bien componentes fuera del chip para la detección de partículas, o bien accionamiento microfluídico para la manipulación de partículas y la preparación de muestras. Otras implementaciones simplemente no pueden alcanzar las estructuras de coste necesarias para competir en el mercado actual.

Para la aplicación en POC, es deseable que la preparación de muestras sea rápida puesto que el ensayo se limita a 10-15 minutos. Además, para obviar la necesidad de equipo de refrigeración y para facilitar el almacenamiento y la distribución, se desea un sistema de preparación de muestras en seco. También es deseable tener un sistema de

preparación de muestras que reciba muestras no procesadas pequeñas de los pacientes. La gota de sangre pendiente promedio de una punción del dedo produce aproximadamente 15 pl de fluido. Para lograr más fluido, puede ser necesaria una venopunción complicada. Además, el sistema de preparación de muestras debe tener un bajo coste ya que problemas de contaminación biológica establecen que todo el material en contacto con muestras biológicas debe desecharse. También es deseable que el sistema de preparación de muestras pueda someterse a funcionamiento multiplexado.

Se conoce un dispositivo de la técnica anterior para analizar muestras de fluidos biológicos, por ejemplo, del documento WO 2007/002 579, en el que la muestra de fluido se forma como una composición que comprende un analito de interés, una pareja de unión y un componente reactivo que puede unirse con dicho analito, en el que se añade una pluralidad de perlas de captura magnetizables que pueden unirse con la sustancia mencionada anteriormente, en el que dicha composición se pone en contacto con un reactivo liquido y en el que se aplica un campo magnético a través de la composición y el reactivo líquido para desplazar las perlas de captura magnetizables al interior de la zona de medición de un sensor.

Se conocen dispositivos y métodos adicionales para analizar muestras de fluidos biológicos de los documentos WO 2008/055 257, WO 2009/060 357, WO 2009/068 584, WO 2009/044 088 y el artículo de Thorslund, S. et al.: "Bioactive heparin immobilized onto microfluidic channels in poli( dimetilsiloxane) results in hidrophilic surface properties", en Colloids and Surfaces, Biointerfaces, Elsevier, Ámsterdam, Países Bajos, vol. 46, n.° 4, 30 de diciembre de 2005, págs. 240-247.

Breve sumario de la invención

Un objetivo subyacente de la presente invención es proporcionar un dispositivo mejorado y un método mejorado para analizar una muestra de fluido biológico que puede satisfacer los requisitos de velocidad, coste y rendimiento descritos anteriormente.

Según la presente invención, este objetivo se logra mediante un dispositivo tal como se define en la reivindicación 1 y un método tal como se define en la reivindicación 8. Se encuentran realizaciones preferidas de la invención en las reivindicaciones dependientes.

Un material poroso como un filtro de membrana puede obviar la necesidad de centrifugación o una preparación de muestra microfluídica complicada. Puesto que los filtros de membrana son compactos y baratos, el coste del sistema puede reducirse, permitiendo un funcionamiento en el POC independiente. Las membranas pueden separar el plasma de las células de sangre completa sin ayuda adicional en menos de 30 segundos. La incubación del filtrado con partículas magnéticas funcionalizadas puede lograr una cinética de fase de disolución para un funcionamiento... [Seguir leyendo]

Dispositivo para analizar una muestra de fluido biológico (32) que comprende:

un filtro (2) configurado para filtrar la muestra de fluido biológico (32) dando como resultado un filtrado (38) que comprende un analito diana (36);

una superficie expuesta (20) que tiene una zona de sensor (18), en el que la zona de sensor comprende un sensor (60);

un capilar de sedimentación (84) colocado verticalmente por encima de la zona de sensor (18);

partículas magnéticas secadas (10) en una entrada superior (86) del capilar de sedimentación (84) que comprenden partículas magnéticas (10) funcionalizadas para reaccionar con el analito diana;

un capilar de suministro (92) que tiene una entrada (94) colocada directamente por debajo del filtro (2) y una salida conectada mediante comunicación de fluido al capilar de sedimentación (84), en el que el capilar de suministro (92) está configurado para suministrar el filtrado (38) a la zona de sensor (18) antes de que el filtrado (38) fluya hacia arriba en el capilar de sedimentación (84) hasta las partículas magnéticas secadas (10); y

en el que las partículas magnéticas (10) pueden sedimentarse a través del capilar de sedimentación (84) en la superficie expuesta (20) tras el contacto con el filtrado (38), y

en el que el sensor está configurado para detectar partículas magnéticas que se unen específicamente a la zona de sensor (18) sobre dicha superficie expuesta (20).

Dispositivo según la reivindicación 1, que comprende además un agente de carga (8), en el que el agente de carga (8) y las partículas magnéticas se secan o se liofilizan en una microesfera seca (90).

Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el sensor comprende un sensor óptico (104).

Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el sensor comprende un sensor magnético (104).

Dispositivo según la reivindicación 1, en el que la muestra de fluido biológico comprende sangre completa, y en el que el filtro (2) está configurado adicionalmente para bloquear células sanguíneas en la sangre completa.

Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el dispositivo está configurado para realizar un ensayo biológico contando el número de partículas magnéticas (10) unidas a la zona de sensor (18) en el que el número de partículas magnéticas (10) unidas a la zona de sensor (18) corresponde a una concentración del analito diana en la muestra de fluido biológico presentada para su análisis.

Dispositivo según la reivindicación 1, en el que la superficie expuesta (20) está recubierta con uno o más compuestos químicos para realizar ensayos múltiples en paralelo.

Método para analizar una muestra de fluido biológico (32) que comprende:

proporcionar un dispositivo (1) para analizar la muestra de fluido biológico (32) que tiene:

una superficie expuesta (20) que tiene una zona de sensor (18), en el que la zona de sensor (18) comprende un sensor (60);

un capilar de sedimentación (84) verticalmente por encima de la zona de sensor (18);

partículas magnéticas secadas (10) en la entrada superior (86) del capilar de sedimentación (84) que comprenden partículas magnéticas (10) funcionalizadas para reaccionar con un analito diana (36); y

un capilar de suministro (92) que tiene una entrada colocada directamente por debajo de un filtro (2) y una salida conectada mediante comunicación de fluido con el capilar de sedimentación (84), que suministra la muestra de fluido biológico (32) sobre el filtro (2) dando como resultado un filtrado (38) que comprende el analito diana (36);

transferir el filtrado (38) al capilar de suministro (92);

transferir el filtrado (38) a través del capilar de suministro (92) a la superficie expuesta (20) antes de que el filtrado fluya hacia arriba en el capilar de sedimentación (84) hasta la entrada superior (86) del capilar de sedimentación (84), en el que las partículas magnéticas (10) pueden sedimentarse a través del capilar de sedimentación (84) hasta la superficie expuesta (20); y

detectar, mediante el sensor (60), partículas magnéticas (10) que se unen específicamente a la superficie (20).

9. Método según la reivindicación 8, en el que las partículas magnéticas (10) se secan en un agente de carga (8), y en el que el agente de carga (8) se solubiliza tras el contacto con el filtrado.

5 10. Método según la reivindicación 8, en el que el sensor comprende un sensor óptico (104).

11. Método según la reivindicación 8, en el que el sensor comprende un sensor magnético (104).

12. Método según la reivindicación 8, en el que la muestra de fluido biológico comprende sangre completa, y en el que el filtro (2) está configurado adicionalmente para bloquear células en la sangre completa.

13. Método según la reivindicación 8, que comprende además:

10 contar el número de partículas magnéticas (10) unidas a la zona de sensor (18), en el que el número de

partículas magnéticas (10) unidas a la zona de sensor corresponde a una concentración del analito diana en la muestra de fluido biológico analizada.

14. Método según la reivindicación 8, en el que la superficie expuesta (20) está recubierta con uno o más compuestos químicos para realizar múltiples ensayos en paralelo.